燃气分布式能源系统的典型案例分析
李子申1，赵嘉玮1，单东雷1，刘 伟1，赵志勇2
【摘 要】摘要：传统的燃煤电厂或燃气电厂能源利用率较低，为了提高能源利用率，采用燃气分布式能源系统实现能源的梯级利用。通过冷、热、电负荷指标分析及能量平衡计算，分别介绍了楼宇型和区域型这2种典型的分布式能源系统；通过对其运行策略比较分析，对这2种不同类型能源系统进行投资估算和经济效益分析；研究系统边界条件和投资收益率，得出这2种典型系统在气价、电价和热价的合理范围内，系统全部投资财务内部收益率达到8%，具有较高的经济效益；此外，还对分布式能源系统的社会效益和环境效益作了分析，得出其在提升能源利用率、削峰填谷和节能减排方面相对于其他能源系统的优越性和灵活性。
【期刊名称】分布式能源 【年(卷),期】2019(000)001 【总页数】6
【关键词】分布式能源系统；负荷指标；楼宇型；区域型；经济效益；边界条件
0 引言
当前，我国能源结构正处于油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的双重更替期，天然气分布式能源作为一种清洁能源产业，具有低碳、环保、节能、安全等特点[1]。发展天然气分布式能源必将成为调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的能源产业体系的关键之一，是能源转型的战略选择。 分布式能源指相对于集中供能的分散式供能方式，是分布在用户端、能够在负
荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式[2]。天然气分布式能源是利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上。天然气分布式能源可满足用户电力、采暖、制冷、蒸汽、热水等需求，是清洁能源高效利用的重要方式。具有稳定基础电力负荷、冷暖负荷且年运行时间较长的工业园区、商业综合体、医院、宾馆、写字楼、机场、数据中心等均适合采用[3]。
我国天然气分布式能源的发展起步较晚，截至2015年底，我国天然气分布式能源项目(单机规模小于或等于50 MW，总装机容量200 MW以下)共计288个，其中楼宇式133项，区域式155项，总装机超过11 120 MW，主要集中在上海、北京、广州、长沙等经济较发达地区或天然气资源较丰富地[4]。美国从1978年开始提倡发展小型分布式热电联产技术，至今已建成近万座燃气能源站，在商场、医院等大型公共建筑中广泛推广，计划到2020年，天然气分布式能源装机占总装机规模的比重达到30%[5-6]；日本早在2011年，其分布式供能系统总装机规模已超过9 400 MW，近几年来，开始将天然气分布式能源广泛应用于住宅及小型商务用户市场，计划到2030年，分布式能源发电量达到全部电力供应的20%[7]。
本文通过调研天津市静海区医院和蓟州上仓工业园区能源利用现状，通过分析不同季节的运行策略，对这2种系统经济效益和环境效益进行分析，得出其系统的优越性，以便为以后燃气分布式能源系统的发展指明方向。
1 政策及负荷指标分析
1.1 政策分析
2000年国内第一批项目筹建，上海浦东机场、北京燃气集团指挥调度中心、广
州大学城等一批项目相继开工，标志着行业正式起步；2007年国家发改委发布《关于印发天然气利用政策的通知》，行业发展全面启动，全国大批项目相继进入研究论证阶段；2011年国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局等四部委联合发布《关于发展天然气分布式能源的指导意见》开始政策引领；2014年国家发展改革委、住房城乡建设部、国家能源局等三部委联合发布《天然气分布式能源示范项目实施细则》，行业已规范发展；2017年国家发改委印发《加快推进天然气利用的意见》，天然气分布式能源发展正式进入快速发展时期。我国部分省市天然气分布式能源优惠政策与补贴机制如表1所示。 1.2 负荷指标分析
根据CJJ 34—2010《城镇供热管网设计规范》及GB 50137—2011《城市用地分类与规划建设用地标准》，不同用地性质的冷、热、电负荷指标取值如表2—3所示[8-9]。 1.3 能量平衡
系统能量平衡约束条件如下。 电量平衡： P+Ee,i-Eer,i=Ei (1)
冷量平衡： Qc1+Qc2=Qci (2)
热量平衡： Qwb,i-Qrc,i+Qbi=Qi (3)
烟气平衡： QGT,i=Qwh,i+Qdh,i (4)
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